CN112941652B - 一种中药复方可降解多功能纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能纤维材料领域,公开了一种中药复方抗冠状、流感病毒抗菌可降解多功能纤维。将无机功能纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀,然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应,干燥,粉碎,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料;将其加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子;将所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝,得到产物。本发明方法将无机抗菌和/或无机健康保健功能与中药抗病毒功能集成于同一个粒子中,能够同时发挥抗菌、抗病毒和/或健康保健功能,并对纤维材料具有一定的补强和在一定程度上改善可降解纤维基材的可纺性。
Description
技术领域
本发明属于功能纤维材料领域,具体涉及一种中药复方可降解多功能纤维。
背景技术
可降解纤维是由可降解的聚合物纺制而成的,可被自然界中的生物或光照条件等完全降解的纤维材料。现有常用的可降解聚合物主要有聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、纤维素(CE)、壳聚糖(CS)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等。
可降解纤维材料存在的普遍问题是纺丝性能及力学性能相比其他纤维材料稍差。因此在可降解纤维中引入其他功能性成分的要求相比其他功能纤维的要求更高。比较典型的问题是如果其他功能性成分与可降解纤维基材相容性不好或分散不均将导致纤维力学性能的严重劣化,达不到纤维材料的使用要求,且纺丝过程容易断丝或粘结。所以目前对于功能性可降解纤维的报道较少。
专利CN103668540A公开了一种PBAT纤维及其制备方法。该纤维由包含以下重量份的组分制成:聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯100份,抗紫外剂0-1份,抗静电剂0-1.5份,抗氧剂0-0.6份。所得PBAT纤维在较低的纺丝温度和较高的纺丝速度下可纺性好,得到的纤维具有弹性,有良好的力学性能和耐热性,手感柔软。
专利CN103668541A公开了一种含PBAT的可降解纤维及其制备方法。采用PBAT与其它高分子材料共混后进行熔融纺丝,其中,用来纺丝的线性聚酯的分子量高,且分布较均匀时,得到的纤维的性能较好,在纺丝过程中加长冷却距离,从而有效的改善了PBAT纺丝过程中不易冷却,容易粘结的问题。
专利CN111057355A公开了一种多孔纤维素PLA复合材料及其制备方法。包括以下组分:多孔纤维素:20~50份、PLA:40~70份、PBAT:20~40份、抗氧化剂1010:0.25~0.3份、抗氧剂1076:0.25~0.3份。该发明将植物纤维通过碱液处理后形的多孔纤维素与PLA及PBAT进行共混造粒制备全降解复合材料,复合材料因多孔纤维的存在,树脂基体可以渗透入多孔纤维素的微孔内形成异型微观结构增强复合材料的物理机械性能。
上述专利虽然在一定程度上实现了可降解纤维的部分功能改性,但仍然不能满足人们对于可降解纤维材料的功能性需求。比如抗病毒功能、抗菌功能,以及其他健康保健功能如负离子功能、远红外功能等。目前可降解功能纤维所要解决的核心技术问题是:如何实现功能性成分与可降解纤维基材之间良好的结合,以同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度。
为同时实现纤维材料无机抗菌功能和中药抗病毒功能,在前期的研究工作中我们开发了二氧化硅气凝胶微球负载技术(CN 111534877A,一种中药复方抗冠状病毒、流感病毒复合抗菌多功能纤维)。上述公开技术能够同时实现中药抗病毒成分和无机抗菌成分的均匀负载引入。但在工业生产中,特定形态的二氧化硅气凝胶微球制备要求较高,生产成本高,且由于中药抗病毒成分与无机抗菌成分的负载方法存在差异,需要对中药抗病毒成分与无机抗菌成分进行分别负载,然后引入至纤维基体中,制备工艺较复杂。而且上述纤维基材为聚酰胺、聚氨基甲酸酯、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚酯等聚合物,在可降解性、循环再生及环保性方面存在一定的不足。因此,如果能够开发一种成本较低、工艺简单的,能同时将中药抗病毒成分和无机抗菌成分引入至可降解基材,并同时达到良好的功能性、可纺性以及力学强度,将具备极好的工业应用前景和良好的环保效益。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的中药复方可降解多功能纤维。
本发明目的通过以下技术方案实现:
一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将无机功能纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀,然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应,120~200℃下真空干燥,粉碎,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料;
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子;
(3)将步骤(2)所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝,得到中药复方可降解多功能纤维。
进一步地,步骤(1)中所述无机功能纳米粒子包括无机抗菌纳米粉体。所述无机抗菌纳米粉体优选为纳米氧化铜粉、纳米氧化锌粉、纳米氧化银粉中的至少一种。上述氧化物型无机抗菌纳米粉体来源广泛、成本低廉,无需二次加工;且在硅溶胶中能够良好分散,与硅溶胶具有良好的结合力,能够形成表面包覆结构。
进一步地,步骤(1)中所述无机功能纳米粒子还包括健康保健功能纳米粒子。所述健康保健功能纳米粒子包括石墨烯、纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米磁性粉、纳米除甲醛粉、纳米除异味粉、纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种;所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉中的至少一种;所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、纳米氧化锆、太极石粉、纳米氧化锰中的至少一种;所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体;所述纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种;所述纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种;所述纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。
优选地,步骤(1)中所述硅溶胶的固含量为10%~30%,粒径为5~80nm。
优选地,步骤(1)中所述无机功能纳米粒子与硅溶胶的质量之比为1:2~2:1。合适的比例有利于硅溶胶在无机纳米粒子表面形成包覆结构,继而在后续凝胶及干燥的过程中在无机纳米粒子表面形成多孔二氧化硅。
优选地,步骤(1)中所述硅烷偶联剂包括烷基硅烷偶联剂、羧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的至少一种;硅烷偶联剂的加入量为硅溶胶质量的0.1%~5%。硅烷偶联剂的作用是通过水解形成的硅羟基与硅溶胶进行交联反应促进凝胶,或通过带有的酸碱性基团改变硅溶胶胶团的双电层促进凝胶。经干燥后在所得多孔二氧化硅表面形成二次表面改性,进一步提高无机纳米粒子在PBAT基体的相容性。
优选地,步骤(2)中所述中药抗病毒提取液包括板蓝根、龙骨粉、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶、穿心莲、黄芩、黄连、黄柏、柴胡、贯众、连翘、虎杖、射干、大黄、鱼腥草、香薷、佩兰、侧柏叶、黄精、五味子、牛蒡子、防风、紫苏、马鞭草、冬凌草、苦参、玄参、白英、地肤子、蛇莓、牛黄、紫草、广陈皮、霍香、薄荷中至少一种抗病毒中药的提取物成分。上述抗病毒中药的提取物成分对冠状病毒及流感病毒具有良好的抗病毒活性。
优选地,步骤(2)中所述多功能纳米粒子的粒径小于1.5μm。粒径大于1.5μm将严重影响纤维的纺丝性能。
优选地,步骤(3)中所述可降解纤维基体包括聚乳酸(PLA)、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、纤维素(CE)、壳聚糖(CS)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)中的至少一种。
优选地,步骤(3)中所述多功能纳米粒子的加入量为可降解纤维基体质量的0.2%~15%。
优选地,步骤(3)中所述纺丝包括溶液纺丝或熔融纺丝。
一种中药复方可降解多功能纤维,通过上述方法制备得到。
本发明的原理为:通过合适比例的无机功能纳米粒子与硅溶胶进行混合,硅溶胶包覆于无机纳米粒子模板表面,然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应;干燥除去溶剂的过程中硅凝胶在无机纳米粒子表面形成多孔二氧化硅,同时硅烷偶联剂形成二次表面改性。多孔二氧化硅由于具有多孔结构及较大的比表面积,能够对中药抗病毒提取液中的有效成分进行吸附固定,经验证所得多功能纳米粒子加入到可降解纤维基体中能够同时发挥抗菌、抗病毒及健康保健功能。而且因多功能纳米粒子表面多孔二氧化硅结构的存在,可降解纤维基体在混合纺丝的过程中可以渗透入多孔二氧化硅的微孔内形成异型增强结构,在引入功能性纳米粒子的同时,不降低甚至在一定程度上增强可降解纤维的力学强度。并在一定程度上改善可降解纤维的可纺性,纺丝过程不易断丝或粘结。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明的主要创新在于将无机抗菌和/或无机健康保健功能与中药抗病毒功能集成于同一个粒子中,经验证所得多功能纳米粒子加入到可降解纤维基体中能够同时发挥抗菌、抗病毒和/或健康保健功能,简化了制备工艺。
(2)本发明的制备方法以无机功能纳米粒子本身作为模板,通过成本较低的硅溶胶-凝胶法在无机功能纳米粒子表面制备多孔二氧化硅层,经验证能够吸附固定中药抗病毒成分并持久长效发挥相应的抗病毒功能,降低了制备成本。
(3)本发明所得多功能纳米粒子具有表面多孔结构及偶联剂二次表面改性,均能够促进与纤维基材融合,具有极好的相容性及分散稳定性;经多孔二氧化硅表面改性可在一定程度上提高可降解纤维的强度及改善可降解纤维的可纺性,纺丝过程不易断丝或粘结。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将100质量份无机抗菌纳米粒子氧化银加入到100质量份硅溶胶(固含量15%,粒径30~50nm)中搅拌混合均匀,然后加入2质量份硅烷偶联剂乙基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将5质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与95质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将30质量份板蓝根、20质量份蒲公英、20质量份金银花、10质量份野菊花、10质量份大青叶、10质量份穿心莲、5质量份广陈皮、5质量份霍香和5质量份薄荷加入到500质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
实施例2
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌远红外可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将100质量份无机抗菌纳米粒子氧化锌和50质量份远红外陶瓷粉加入到100质量份硅溶胶(固含量10%,粒径5~30nm)中搅拌混合均匀,然后加入5质量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将15质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与85质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌远红外可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将40质量份板蓝根、30质量份蒲公英、10质量份金银花、10质量份野菊花、5质量份大青叶、5质量份穿心莲、10质量份广陈皮、3质量份霍香和2质量份薄荷加入到400质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
实施例3
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌负离子可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将20质量份无机抗菌纳米粒子氧化铜和30质量份健康保健功能纳米粒子电气石负离子粉加入到100质量份硅溶胶(固含量30%,粒径50~80nm)中搅拌混合均匀,然后加入1质量份硅烷偶联剂氨丙基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,120~150℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将10质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与90质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌负离子可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将50质量份板蓝根、25质量份龙骨粉、10质量份金银花、10质量份大青叶、5质量份穿心莲加入到800质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤浓缩,得到中药抗病毒提取液。
实施例4
本实施例的一种PLA中药复方抗冠状、流感病毒抗菌远红外负离子可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将100质量份无机抗菌纳米粒子氧化锌和100质量份健康保健功能纳米粒子(50质量份远红外陶瓷粉和50质量份电气石负离子粉)加入到100质量份硅溶胶(固含量10%,粒径5~30nm)中搅拌混合均匀,然后加入5质量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将15质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与85质量份聚乳酸切片经挤出机挤出混合后熔融纺丝,得到PLA中药复方抗冠状、流感病毒抗菌远红外负离子可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将40质量份板蓝根、30质量份蒲公英、10质量份马鞭草、10质量份冬凌草、5质量份苦参、5质量份穿心莲、10质量份广陈皮、3质量份霍香和2质量份薄荷加入到400质量份水中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
实施例5
本实施例的一种PLA中药复方抗冠状、流感病毒抗菌负离子可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将20质量份无机抗菌纳米粒子氧化铜和30质量份健康保健功能纳米粒子电气石负离子粉加入到100质量份硅溶胶(固含量30%,粒径50~80nm)中搅拌混合均匀,然后加入1质量份硅烷偶联剂氨丙基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,120~150℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将10质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子加入到含有90质量份聚乳酸的纺丝液中,搅拌混合均匀后通过干法纺丝成型,得到PLA中药复方抗冠状、流感病毒抗菌负离子可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将40质量份板蓝根、20质量份龙骨粉、20质量份香薷、10质量份侧柏叶、10质量份佩兰加入到800质量份水中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
实施例6
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将100质量份无机抗菌纳米粒子(50质量份氧化银粉和50质量份氧化铜粉)加入到100质量份硅溶胶(固含量20%,粒径10~30nm)中搅拌混合均匀,然后加入2质量份硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将0.5质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与99.5质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将50质量份板蓝根、20质量份蒲公英、10质量份金银花、10质量份野菊花、5质量份大青叶、5质量份穿心莲、10质量份蛇莓、5质量份牛黄和5质量份紫草加入到500质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
实施例7
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌净化除甲醛可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将50质量份无机抗菌纳米粒子(25质量份氧化银粉和25质量份氧化铜粉)和50质量份健康保健功能纳米粒子(25质量份纳米矿晶粉和25质量份纳米硅藻土)加入到100质量份硅溶胶(固含量20%,粒径10~30nm)中搅拌混合均匀,然后加入3质量份硅烷偶联剂γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将6质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与94质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌净化除甲醛可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将50质量份板蓝根、25质量份龙骨粉、10质量份金银花、10质量份大青叶、5质量份穿心莲加入到600质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤浓缩,得到中药抗病毒提取液。
实施例8
本实施例的一种PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌防紫外线可降解多功能纤维的制备方法,包括如下制备步骤:
(1)将50质量份无机抗菌纳米粒子(25质量份氧化铜粉和25质量份氧化锌粉)和50质量份健康保健功能纳米粒子纳米二氧化钛加入到100质量份硅溶胶(固含量15%,粒径10~30nm)中搅拌混合均匀,然后加入1质量份硅烷偶联剂甲基三甲氧基硅烷进行表面凝胶反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将8质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与92质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到PBAT中药复方抗冠状、流感病毒抗菌防紫外线可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将40质量份板蓝根、20质量份龙骨粉、20质量份金银花、10质量份连翘、10质量份黄莲加入到800质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
对比例1
本对比例与实施例2相比,不加入硅溶胶进行多孔二氧化硅表面改性。具体制备步骤如下:
(1)将100质量份无机抗菌纳米粒子氧化锌和50质量份远红外陶瓷粉加入到100质量份乙醇水溶液(95%乙醇)中搅拌混合均匀,然后加入5质量份硅烷偶联剂3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷进行表面改性反应,150~180℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将15质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与85质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到可降解多功能纤维。
本对比例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将40质量份板蓝根、30质量份蒲公英、10质量份金银花、10质量份野菊花、5质量份大青叶、5质量份穿心莲、10质量份广陈皮、3质量份霍香和2质量份薄荷加入到400质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤取滤液浓缩得到中药抗病毒提取液。
对比例2
本对比例与实施例3相比,不加入硅溶胶进行多孔二氧化硅表面改性。具体制备步骤如下:
(1)将20质量份无机抗菌纳米粒子氧化铜和30质量份健康保健功能纳米粒子电气石负离子粉加入到100质量份乙醇水溶液(95%乙醇)中搅拌混合均匀,然后加入1质量份硅烷偶联剂氨丙基三甲氧基硅烷进行表面改性反应,120~150℃下真空干燥,粉碎至粒径小于1.5μm,得到硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料。
(2)将步骤(1)所得硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子。
(3)将10质量份步骤(2)所得多功能纳米粒子与90质量份PBAT切片粒子经挤出机挤出混合后熔融纺丝,熔体采用纺丝机挤出,经由设定孔径的喷丝板出丝,得到可降解多功能纤维。
本实施例步骤(2)中所述中药抗病毒提取液通过如下方法制备得到:
将50质量份板蓝根、25质量份龙骨粉、10质量份金银花、10质量份大青叶、5质量份穿心莲加入到800质量份乙醇水溶液(15:85,v/v)中煎煮,过滤浓缩,得到中药抗病毒提取液。
对本发明部分实施例及对比例1~2所得可降解多功能纤维进行纤维强度、可纺性、抗病毒性能、抗菌性能、负离子性能、远红外性能进行测试。
1、纤维强度测试采用纤维强力测试仪测试单根纤维拉伸断裂强度。纤维可纺性通过观察纺丝过程是否出现断丝及粘结情况。测试结果如下表1所示。
表1
断裂强度/cN/dtex | 可纺性 | |
实施例2 | 3.1 | 未出现断丝及粘结 |
实施例3 | 3.4 | 未出现断丝及粘结 |
对比例1 | 1.7 | 出现断丝及粘结 |
对比例2 | 2.2 | 出现断丝及粘结 |
空白(未任何改性的PBAT纤维) | 2.6 | 出现粘结 |
通过表1结果可以看出,本发明通过硅溶胶对无机纳米粒子进行表面包覆改性,经干燥后形成的多孔二氧化硅可在一定程度上提高PBAT纤维的强度及改善PBAT纤维的可纺性。而未进行多孔二氧化硅表面改性,只进行硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料会降低PBAT纤维的强度和可纺性。
2、抗病毒活性检测要求及依据为WS628-2018;ISO 18184-2014;测试病毒为甲型流感病毒H1N1和冠状病毒Hcov-229E。测试结果如下表2所示。
表2
抗H1N1活性率 | 抗Hcov-229E活性率 | |
实施例2 | >99% | >99% |
实施例3 | >99% | >99% |
对比例1 | 无显著抗病毒活性 | 无显著抗病毒活性 |
对比例2 | 无显著抗病毒活性 | 无显著抗病毒活性 |
通过表2结果可以看出,本发明通过硅溶胶对无机纳米粒子进行表面包覆改性,经干燥后形成的多孔二氧化硅为中药抗病毒活性成分的有效吸附载体。未进行多孔二氧化硅表面改性的无机纳米粒子不能有效吸附中药抗病毒活性成分并发挥抗病毒效果。
3、抗菌性能检测依照“GB/T 20944.3-2008振荡法”;测试菌金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌和肺炎杆菌。测试结果如下表3所示。
表3
金黄色葡萄球菌 | 大肠杆菌 | 白色念珠菌 | 肺炎杆菌 | |
实施例2 | >99% | 98% | 90% | 99% |
实施例3 | >99% | 98% | 91% | 98% |
对比例1 | >99% | 99% | 92% | 99% |
对比例2 | >99% | 98% | 92% | 99% |
通过表3结果可以看出,本发明通过硅溶胶对无机纳米粒子进行表面包覆改性,经干燥后形成的多孔二氧化硅对无机抗菌成分的抗菌性能无明显不良影响。
4、远红外性能测试依据“CAS115-2005,保健功能纺织品”,测试结果如下表4所示。
表4
远红外波长范围 | 远红外发射率 | 温升 | |
实施例2 | 4~16μm | 0.89 | 3.1℃ |
对比例1 | 4~16μm | 0.89 | 2.2℃ |
对比例2 | 4~16μm | 0.89 | 2.2℃ |
5、负离子性能采用大气离子浓度相对标准测量装置进行检测,测试结果如下表5所示。
表5
负离子产生量 | |
实施例3 | 863个/cm<sup>3</sup> |
对比例1 | 887个/cm<sup>3</sup> |
对比例2 | 860个/cm<sup>3</sup> |
通过表4和表5结果可以看出,本发明通过硅溶胶对无机纳米粒子进行表面包覆改性,经干燥后形成的多孔二氧化硅对无机健康保健功能成分的性能无明显不良影响,且在保温性能上具有一定的提升。原因在于多孔二氧化硅能够在一定程度上降低材料的传热系数,保温性能更好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于包括如下制备步骤:
(1)将无机功能纳米粒子加入到硅溶胶中搅拌混合均匀,然后加入硅烷偶联剂进行表面凝胶反应,120~200℃下真空干燥,粉碎,得到多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料;
(2)将步骤(1)所得多孔二氧化硅及硅烷偶联剂表面改性的无机纳米粉体材料加入到中药抗病毒提取液中进行吸附处理,冷冻干燥,得到多功能纳米粒子;
(3)将步骤(2)所得多功能纳米粒子与可降解纤维基体经混合后纺丝,得到中药复方可降解多功能纤维。
2.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述无机功能纳米粒子包括无机抗菌纳米粉体;所述无机抗菌纳米粉体为纳米氧化铜粉、纳米氧化锌粉、纳米氧化银粉中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:所述无机功能纳米粒子还包括健康保健功能纳米粒子;所述健康保健功能纳米粒子包括石墨烯、纳米负离子粉、纳米远红外粉、纳米磁性粉、纳米除甲醛粉、纳米除异味粉、纳米抗辐射防紫外线粉中的至少一种;所述纳米负离子粉包括电气石负离子粉、天然蛋白石矿粉中的至少一种;所述纳米远红外粉包括蛭石原矿石粉、麦饭石原矿石粉、远红外陶瓷粉、纳米氧化锆、太极石粉、纳米氧化锰中的至少一种;所述纳米磁性粉包括灵磁石纳米粉体;所述纳米除甲醛粉包括纳米矿晶、纳米二氧化钛中的至少一种;所述纳米除异味粉包括纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米硅藻土中的至少一种;所述纳米抗辐射防紫外线粉包括纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米二氧化硅中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述硅溶胶的固含量为10%~30%,粒径为5~80nm;所述无机功能纳米粒子与硅溶胶的质量之比为1:2~2:1。
5.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述硅烷偶联剂包括烷基硅烷偶联剂、羧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂中的至少一种;硅烷偶联剂的加入量为硅溶胶质量的0.1%~5%。
6.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述中药抗病毒提取液包括板蓝根、蒲公英、金银花、野菊花、大青叶、穿心莲、黄芩、黄连、黄柏、柴胡、贯众、连翘、虎杖、射干、大黄、鱼腥草、香薷、佩兰、侧柏叶、黄精、五味子、牛蒡子、防风、紫苏、马鞭草、冬凌草、苦参、玄参、白英、地肤子、蛇莓、牛黄、紫草、广陈皮、霍香、薄荷中至少一种抗病毒中药的提取物成分。
7.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述多功能纳米粒子的粒径小于1.5μm。
8.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述可降解纤维基体包括聚乳酸、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯、纤维素、壳聚糖、聚己内酯、聚乙烯醇、聚羟基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇酯中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种中药复方可降解多功能纤维的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述多功能纳米粒子的加入量为可降解纤维基体质量的0.2%~15%;所述纺丝包括溶液纺丝或熔融纺丝。
10.一种中药复方可降解多功能纤维,其特征在于:通过权利要求1~9任一项所述的方法制备得到。
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